引言
河豚毒素(TTX)是一种天然生物碱,具有极高的毒性,在海产品中非常普遍,尤其在河豚的卵巢、肾脏和皮肤等组织中含量较高(Li et al., 2025; Ni?l et al., 2025)。摄入含有TTX的海产品可能导致食物中毒,症状包括肢体麻木、恶心和呕吐,在严重情况下甚至会导致呼吸衰竭和心脏骤停(Stephanie et al., 2025)。鉴于TTX的极高毒性,世界各国已对受TTX污染的海产品实施了严格的监管和控制措施,以降低对人类健康的潜在风险(Antonelli et al., 2022)。例如,日本制定了相关法规,将河豚组织中的TTX含量上限设定为2 mg/kg(Katikou et al., 2022)。然而,河豚中毒事件仍每年发生。因此,迫切需要准确可靠的检测方法来预防潜在的TTX相关危害。液相色谱-质谱联用(LC-MS)仍是高灵敏度TTX检测的传统方法(Tang et al., 2025);然而,该方法需要大型设备且操作复杂,限制了其快速检测的适用性(Ji et al., 2024)。因此,亟需开发新的技术来快速灵敏地检测海产品中的TTX。
荧光生物传感是一种操作简便、灵敏且快速的分析方法,通过检测荧光信号的变化来检测目标物质(Lu et al., 2024)。尽管荧光材料和荧光传感技术在许多领域取得了显著进展,但仍存在一些不足。例如,传统的荧光信号分子通常只在稀释溶液中才表现出强荧光(Chen et al., 2023; Duo et al., 2024)。在较高浓度下,这些分子会发生聚集导致荧光减弱(ACQ),从而降低单位剂量的荧光强度,这会影响荧光传感技术的重复性和稳定性(Duo et al., 2024; Y. Liu, Chen et al., 2023)。相比之下,聚集诱导发光(AIE)现象是指通过限制分子内运动(RIM)来增强AIE发光体(AIEgens)的发光性能(Wang et al., 2023; Würthner, 2020)。这种特殊性质使得聚集状态下的荧光显著增强,有效克服了ACQ的局限性,使得制备高亮度荧光探针成为可能(Chua et al., 2023; Lin et al., 2025)。
适体是一种具有独特三维结构的功能性单链寡核苷酸,能够特异性结合目标分子,因此被称为“化学抗体”(Dong et al., 2024)。它们广泛应用于生物传感领域,因为它们避免了传统抗体的复杂制备过程,并实现了大规模合成和批量优化(Qin et al., 2025)。适体是传感系统的关键组成部分,直接影响检测的灵敏度和准确性(Bahari et al., 2024)。传统的指数富集法(SERED)往往需要大量时间和资源,导致筛选周期长和资源利用效率低(Ji et al., 2023; Oliveira et al., 2022)。随着计算方法的进步,分子对接和分子动力学(MDS)等技术已应用于适体筛选,大大提高了效率并加速了生物传感的发展(Chen et al., 2025; Nguyen et al., 2026)。DNA水凝胶是一种理想的基于核苷酸的载体,其三维网络结构可以结合多种信号报告分子(Bai, Wang, Huang et al., 2025)。当与适体结合时,DNA水凝胶依靠与目标的特异性结合来断裂其骨架,从而实现内容的可控释放(Ga?anin et al., 2020)。其响应刺激的特性使得DNA水凝胶在生物传感领域具有巨大潜力(Lin et al., 2023; Zhu et al., 2025)。我们之前的研究使用DNA水凝胶构建了一个响应型释放平台,实现了体液中褪黑激素的灵敏检测(Bai, Wang, Huang et al., 2025)。然而,所使用的适体并未经过严格的筛选和性能评估,因此未能充分发挥其最佳应用潜力。
为了解决这些问题,我们通过多种模拟和计算方法分析了适体的性能,并选择了对TTX具有最高亲和力、特异性和稳定性的适体A作为识别元件。将新型AIE发光体(4,7-bis{5-[4-(1,2,2-triphenylvinyl)phenyl]-2-thienyl}-2,1,3-benzothiadiazole, TBTZ)与两亲性聚合物(聚马来酸酐-1-十八烯,PMAO)结合,制备成亲水性荧光纳米颗粒(TBTZNPs)。通过限制TBTZ在纳米颗粒内的旋转运动,其量子产率(QY)显著提高。结合适体后,形成了能够灵敏检测各种海产品中TTX的复合荧光DNA水凝胶。DNA水凝胶的响应刺激特性以及TBTZNPs的强荧光性能,为确保海产品安全提供了可靠的策略。